渦輪增壓發(fā)動機課件

1、渦輪增壓發(fā)動機渦輪增壓發(fā)動機M5搭載的是一款的雙渦輪增壓直噴式4.4升V8發(fā)動機發(fā)動機。與所有的汽車制造商一樣，寶馬也感受到了新的排放標準和燃油效率標準所帶來的壓力，因而正轉(zhuǎn)向采用增壓款、排量更小的發(fā)動機，以提升燃油效率，并將其應(yīng)用在高性能車型上。TwinTurbo技術(shù)是在傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù)上改進而來的。對渦輪轉(zhuǎn)速的控制采用的是排氣旁通閥，以取代傳統(tǒng)廢氣渦輪的放氣閥。 渦輪增壓發(fā)動機原理 渦輪增壓發(fā)動機是依靠渦輪增壓器來加大發(fā)動機進氣量的一種發(fā)動機，渦輪增壓器(Turbo)實際上就是一個空氣壓縮機。它是利用發(fā)動機排出的廢氣作為動力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪(位于排氣道內(nèi))，渦輪又帶動同軸的葉輪位于進氣

2、道內(nèi)，葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，空氣壓縮程度就得以加大，發(fā)動機的進氣量就相應(yīng)地得到增加，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。 渦渦 輪輪 增增 壓壓 發(fā)動發(fā)動 機機 系系 統(tǒng)統(tǒng) 示示 意意 圖圖工作原理工作原理由發(fā)動機廢氣推動由發(fā)動機廢氣推動渦輪帶動壓氣機渦輪帶動壓氣機增加進氣和壓力增加進氣和壓力增強燃燒增強燃燒提高燃油經(jīng)濟性提高燃油經(jīng)濟性降低排放降低排放, 減少環(huán)境污染減少環(huán)境污染提高動力和性能提高動力和性能高原功率補償高原功率補償 發(fā)發(fā) 動動 機機 渦渦 輪輪 增增 壓壓 器器 發(fā)發(fā) 動動 機機 排排 氣氣 發(fā)發(fā) 動

3、動 機機 進進 氣氣 大大 氣氣 環(huán)環(huán) 境境增增 壓壓 器器 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 及及 工工 作作 原原 理理 渦輪殼渦輪殼 渦渦 輪輪 壓氣機殼壓氣機殼 壓氣機葉輪壓氣機葉輪 中中 間間 體體 浮動軸承浮動軸承 旁通閥執(zhí)行機構(gòu)旁通閥執(zhí)行機構(gòu) 密封環(huán)密封環(huán) 推力軸承推力軸承增增 壓壓 器器 剖剖 視視 圖圖增增 壓壓 器器 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 及及 工工 作作 原原 理理何謂增壓器與發(fā)動機之間的匹配何謂增壓器與發(fā)動機之間的匹配? 增壓器與發(fā)動機之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系增壓器與發(fā)動機之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系 -增壓器給發(fā)動機提供壓縮空氣增壓器給發(fā)動機提供壓縮空氣 -發(fā)動機利用壓縮空氣燃燒燃料發(fā)動機利用壓縮空氣燃燒燃料

4、-發(fā)動機的排氣能量取決于發(fā)動機的燃燒狀況發(fā)動機的排氣能量取決于發(fā)動機的燃燒狀況 -排氣驅(qū)動增壓器渦輪排氣驅(qū)動增壓器渦輪 -增壓器渦輪帶動壓氣機葉輪增壓器渦輪帶動壓氣機葉輪 這樣，增壓器與發(fā)動機之間到達一個能量與流量的相互平這樣，增壓器與發(fā)動機之間到達一個能量與流量的相互平衡。衡。 能量與流量的平衡點就是增壓器能量與流量的平衡點就是增壓器/發(fā)動機的匹配。發(fā)動機的匹配。增增 壓壓 器器 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 及及 工工 作作 原原 理理為何渦輪增壓發(fā)動機會大行其道？為何渦輪增壓發(fā)動機會大行其道？ 我們知道，只有燃油充分燃燒，才能令每滴燃油所儲存的能量最大化地發(fā)揮作用，使發(fā)動機在消耗更少燃料的情況下，產(chǎn)生更低

5、排放，輸出更強勁的動力。渦輪增壓技術(shù)就是來提高發(fā)動機效率。不僅為車輛提供出眾的動力性能，還為使用者帶來更佳的燃油經(jīng)濟性。 渦輪增壓發(fā)動機可以讓性能得到極大的提升 與傳統(tǒng)汽油發(fā)動機相比，它體積更小、質(zhì)量更輕，卻擁有更好的動力輸出及更為清潔的排放。以往渦輪增壓發(fā)動機多是為了提升性能，在提倡低碳和高油價以及電動車等新能源汽車還沒有普及的大背下，“T”型車尤其是搭載小排量渦輪增壓發(fā)動機迎來了最好的發(fā)展機會。 。如今高效省油的小排量渦輪增壓發(fā)動機發(fā)展迅猛 優(yōu)點：優(yōu)點： 渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩，讓車子更有勁。一臺發(fā)動機裝上渦輪增壓器后，其最大功率與未裝增壓器的時

6、候相比可以增加40%甚至更高。這樣也就意味著同樣一臺的發(fā)動機在經(jīng)過增壓之后能夠產(chǎn)生更大的功率。就拿我們最常見的1.8T渦輪增壓發(fā)動機來說，經(jīng)過增壓之后，動力可以達到2.4L發(fā)動機的水平，但是耗油量卻比1.8發(fā)動機并不高多少，在另外一個層面上來說就是提高燃油經(jīng)濟性和降低尾氣排放。從另一個方面而言，就是大大的提高了化學(xué)能的利用率。 不過在經(jīng)過了增壓之后，發(fā)動機在工作時候的壓力和溫度都大大升高，因此發(fā)動機壽命會比同樣排量沒有經(jīng)過增壓的發(fā)動機要短，而且機械性能、潤滑性能都會受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓技術(shù)在發(fā)動機上的應(yīng)用。因此，及時對燃氣缸進行降溫，是目前需要突破的一個重大問題。缺點：1

7、.提速問題提速問題 誠然，渦輪增壓的確能夠提升發(fā)動機的動力，不過它的缺點也有不少，其中最明顯的就是動力輸出反應(yīng)滯后。我們看看前面有關(guān)渦輪增壓的工作原理就知道了，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應(yīng)遲緩，也就是說從你大腳踩油門加大馬力，到葉輪轉(zhuǎn)動將更多空氣壓進發(fā)動機獲得更大動力之間存在一個時間差，而且這個時間還不短。一般經(jīng)過改良的渦輪增壓也要至少2秒左右來增加或者減少發(fā)動機動力輸出。如果你要突然加速的話，瞬間會有提不上速度的感覺。2.啟動機會少啟動機會少 如果車經(jīng)常在城市內(nèi)行駛，那么就真的有必要考慮一下是否需要渦輪增壓了，因為渦輪并不是隨時都在啟動的，事實上在日常行車中，渦輪增壓的啟動機會很少

8、，甚至不使用，這就給渦輪增壓發(fā)動機的日常表現(xiàn)帶來影響。就拿斯巴魯（富士）翼豹的渦輪增壓來說，它的啟動是在3500轉(zhuǎn)左右，最明顯的動力輸出點則是在4000轉(zhuǎn)左右，這時候會有二次加速的感覺，并一直持續(xù)到6000轉(zhuǎn)甚至更高。一般市內(nèi)駕駛我們的換檔實際都只是在20003000轉(zhuǎn)之間，5擋能夠上到3500轉(zhuǎn)估計速度都過120了，也就是說除非你故意停留在低檔位，否則不超過120公里的時速渦輪增壓根本無法啟動。沒有渦輪增壓的啟動，你的1.8T其實也就只不過是一部1.8L動力的車而已，2.4L的動力只能是你的心理作用了。增壓發(fā)動機主要分為以下四種類型： 1.機械增壓機械增壓系統(tǒng)系統(tǒng)(Supercharger)

9、：裝置在發(fā)動機上并由皮帶與發(fā)動機曲軸相連接，從發(fā)動機輸出軸獲得動力來驅(qū)動增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進氣岐道里。 優(yōu)點：轉(zhuǎn)子的速度與發(fā)動機轉(zhuǎn)速是相對應(yīng)的，所以沒有滯后或超前，動力輸出更為流暢； 缺點：由于它要消耗部分引擎動力，會導(dǎo)致增壓效率不高。路虎V8機械增壓發(fā)動機 （Supercharger） 機械增壓結(jié)構(gòu)簡圖機械增壓結(jié)構(gòu)簡圖 2.廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓系統(tǒng)：系統(tǒng)：是目前應(yīng)用最為廣泛的發(fā)動機增壓裝置。它是利用發(fā)動機排出的廢氣達到增壓目的。增壓器與發(fā)動機無任何機械聯(lián)系，壓氣機由內(nèi)燃機廢氣驅(qū)動的渦輪來帶動。一般增壓壓力可達180-200kPa，或300kPa左右，需要增設(shè)空氣中間冷卻

10、器來給高溫壓縮空氣進行冷卻。 優(yōu)點：增加效率高于機優(yōu)點：增加效率高于機械增壓械增壓 缺點：發(fā)動機動力輸出缺點：發(fā)動機動力輸出略滯后于油門的開啟，加略滯后于油門的開啟，加大油門后一般需要等片刻，大油門后一般需要等片刻，稍后發(fā)動機會有驚人的動稍后發(fā)動機會有驚人的動力爆發(fā)力爆發(fā) 廢氣渦輪增壓發(fā)動機 3.復(fù)合增壓復(fù)合增壓系統(tǒng)：系統(tǒng)：即廢氣渦輪增壓和機械增壓并用，大功率柴油機上用的較多。復(fù)合增壓系統(tǒng)發(fā)動機輸出功率大、燃油消耗率低、噪聲小，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。渦輪增壓+機械增壓+燃油直噴的大眾TSI發(fā)動機 4.氣波增壓氣波增壓系統(tǒng)：系統(tǒng)：利用高壓廢氣的脈沖氣波迫使空氣壓縮。這種系統(tǒng)低速增壓性能好、加速性好、工

11、況范圍大；但尺寸大、笨重和噪聲大是最大的缺點，不太適合安裝在體積較小的轎車里面。渦輪增壓的歷史 渦輪增壓技術(shù)的鼻祖渦輪增壓技術(shù)的鼻祖薩博薩博Saab 事實上，發(fā)動機增壓技術(shù)首先來自于德國人的創(chuàng)意，1880年德國人開始著手研究發(fā)動機增壓技術(shù)，并在一戰(zhàn)期間應(yīng)用于飛機上，當時采用的是機械式增壓器，這項技術(shù)的發(fā)明使得當時的航空發(fā)動機能夠盡可能的輕量化。1909年瑞典人Alfred Buchi博士提出采用廢氣渦輪增壓，但在當時這一概念并不被多數(shù)人所接受。而制造飛機出身的薩博，是世界上第一個將渦輪增壓發(fā)動機運用在民用汽車上的廠商，可以被稱為民用“T”車的鼻祖。從20世紀70年代末開始，薩博Saab始終走在

12、Turbo技術(shù)開發(fā)研究的最前沿。作為世界上唯一自己生產(chǎn)發(fā)動機管理系統(tǒng)的高檔轎車制造商，自1976年以來，Saab薩博將渦輪動力技術(shù)視為其獨特的動力傳動系統(tǒng)的基石，并將其運用到了Saab薩博的全系列車型中。 盡管今天已有許多品牌使用渦輪增壓技術(shù)，但Saab薩博始終鶴立雞群。獨創(chuàng)的動力分流技術(shù)，造就了在同級別車型中表現(xiàn)無人能及的動力性能，專門根據(jù)渦輪增壓發(fā)動機的需要而自行設(shè)計的Trionic管理系統(tǒng)可控制發(fā)動機整套啟動過程和各部分零件的溫度反應(yīng)，并可同時改進扭矩和油門的反應(yīng)靈敏度，使發(fā)動機具有豐沛、平順的扭力輸出和行駛時的穩(wěn)定性。薩博的儀表盤中帶有渦輪指針 大眾大眾/奧迪奧迪TSI與與TFSI解析

13、解析 大眾TSI的含義：即Turbo-charging（渦輪增壓）、Super-charging（機械增壓）和Injection（燃油直噴）三個關(guān)鍵特色的首字母縮寫。這種發(fā)動機結(jié)合兩種增壓方式的優(yōu)點，并且加入了缸內(nèi)直噴的技術(shù)，性能更佳的出眾。 大眾在國產(chǎn)車型上搭配的TSI發(fā)動機并不是此類雙增壓直噴發(fā)動機。實際它就是TFSI發(fā)動機，按照大眾在中國的宣傳策略將“F”省略了，只剩下了TSI即渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機。 FSI：Fuel 燃油 Stratified 分層Injection直噴、燃油分層噴射 所謂TFSI就是在FSI的基礎(chǔ)上增加一個渦輪增壓，這樣發(fā)動機的動力性又得到了提升，集合了TSI和F

14、SI的優(yōu)點于一身。 寶馬寶馬TwinTurbo技術(shù)技術(shù) 寶馬一直倡導(dǎo)自然吸氣發(fā)動機技術(shù)，強調(diào)油門響應(yīng)性。通過先進的電子發(fā)動機管理系統(tǒng)，VANOS正時技術(shù)以及ValveTronic無級氣門揚程控制系統(tǒng)調(diào)教出了世界上最平順，響應(yīng)性最好的直列六缸發(fā)動機。但在渦輪時代到來之際，這家經(jīng)典的豪華性能車廠商也按耐不住寂寞，在以新七系為首新一代車型上，清一色搭配了渦輪增壓發(fā)動機。TwinTurbo技術(shù)是在傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù)上改進而來的。對渦輪轉(zhuǎn)速的控制采用的是排氣旁通閥，以取代傳統(tǒng)廢氣渦輪的放氣閥。 奔馳奔馳機械增壓機械增壓與雙渦輪增壓與雙渦輪增壓說到奔馳的發(fā)動機增壓技術(shù)，人們普遍會覺得它是機械增壓的典型，的確

15、奔馳與大眾多款車型搭載渦輪增壓引擎相比，只有AMG車型才采用渦輪增壓技術(shù)。奔馳又宣布將推出4.7升V8雙渦輪增壓和3.5升V6引擎，這兩臺引擎的燃油經(jīng)濟性分別提升22%和24%，同時提供更強的輸出功率。 由于越發(fā)嚴格的溫室氣體排放標準，汽車制造商不得不盡可能提升發(fā)動機技術(shù)來降低油耗。將在汽油發(fā)動機上大規(guī)模使用渦輪增壓和汽油直噴，從而在保證功率輸出不降低的情況下減小排氣量。 華晨華晨1.8T發(fā)動機發(fā)動機 華晨的1.8T渦輪增壓發(fā)動機，稱得上是中國第一款自主研發(fā)的渦輪增壓發(fā)動機了。這款1.8T發(fā)動機由華晨汽車聯(lián)手世界權(quán)威內(nèi)燃機研發(fā)機構(gòu)德國FEV發(fā)動機公司歷時3年傾力打造。令華晨成為最早推出“T車”

16、的自主車企。 這臺1.8T發(fā)動機有著不錯的動力表現(xiàn) 同等排量的發(fā)動機采用渦輪增壓技術(shù)后，可提高功率30%-100%，且在環(huán)保方面具有明顯優(yōu)勢。 上汽上汽1.8T發(fā)動機發(fā)動機 上汽的這款1.8T四缸渦輪增壓機，是基于羅孚K4發(fā)動機平臺生產(chǎn)，同時經(jīng)過上汽在英國的研究中心的多項技術(shù)革新和優(yōu)化，使得這款發(fā)動機具備了現(xiàn)代發(fā)動機的多項技術(shù)指標。 這種改進主要體現(xiàn)在：放棄了傳統(tǒng)的機械式油門結(jié)構(gòu)，采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)；超臨界燃燒室的結(jié)構(gòu)調(diào)整；缸內(nèi)超高壓無縫工藝；多點燃油直噴MFi技術(shù)；航天鋁材的缸體結(jié)構(gòu)；高壓中冷增壓系統(tǒng)等等。 其他渦輪增壓發(fā)動機技術(shù) 菲亞特菲亞特博悅博悅1.4升升T-Jet渦輪增壓發(fā)動機的

17、渦輪增壓發(fā)動機的 標致標致207CC裝備的是一臺裝備的是一臺寶馬寶馬集團與集團與PSA集團聯(lián)合開發(fā)集團聯(lián)合開發(fā)的的 1.6T 1.6升渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機 福特福特在在2009法蘭克福車展法蘭克福車展上推出了備受期待的上推出了備受期待的EcoBoost 4缸直噴增壓汽油發(fā)動機。缸直噴增壓汽油發(fā)動機。 奇瑞奇瑞2.0TGDI（汽油動力）與（汽油動力）與1.9TDDI（柴油動力）（柴油動力）這些這些技術(shù)包括：技術(shù)包括：TCI（廢氣渦輪增壓中冷）和可變噴嘴截面渦輪增壓技術(shù)（廢氣渦輪增壓中冷）和可變噴嘴截面渦輪增壓技術(shù)（VNT） 路虎路虎TDV6 3.0升渦輪增壓柴油發(fā)動機升渦輪增壓柴油發(fā)動機 馬自

18、達馬自達2.3 DISI Turbo發(fā)動機發(fā)動機 三菱三菱2.0T渦輪增壓發(fā)動機渦輪增壓發(fā)動機 斯巴魯斯巴魯2.5升渦輪增壓發(fā)動機升渦輪增壓發(fā)動機 增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析（維護保養(yǎng)事項）（維護保養(yǎng)事項）渦輪增壓器是在高溫、高速下工作，所以正確地使用和渦輪增壓器是在高溫、高速下工作，所以正確地使用和良好的維護保養(yǎng)對保證增壓器的使用壽命和性能非常重良好的維護保養(yǎng)對保證增壓器的使用壽命和性能非常重要。要。 損 壞 增 壓 器 主 要 原 因 有 以 下 四 點：A） 異 物 進 入。B） 潤 滑 油 不 潔 或 老 化。C） 潤 滑 油 不 足。D） 使 用 和 保 養(yǎng)

19、 不 善。增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析與潤滑有關(guān)的問題與潤滑有關(guān)的問題1.使用不潔潤滑油:不潔潤滑油進入增壓器會導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸、軸承、軸承座孔的磨損，并破壞轉(zhuǎn)子的動平衡，最后造成增壓器損壞。以下情況會導(dǎo)致潤滑油不潔：a.柴油機使用的潤滑油濾清器不符合規(guī)定，或使用偽劣濾芯。b.使用中濾芯被擊穿，或柴油機主油道濾清器被堵塞，潤滑油進入旁通道。c.沒有按規(guī)定更換潤滑油，更換前未清洗柴油機主油道。d.更換增壓器或作預(yù)潤滑時，雜質(zhì)進入潤滑油管路。e. 密封膠或密封墊片碎片流入潤滑油道。增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析雜質(zhì)損壞的軸承雜質(zhì)損壞的軸承與新軸承的對比與新軸承

20、的對比雜質(zhì)造成軸承損壞雜質(zhì)造成軸承損壞增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析雜質(zhì)造成渦輪軸損壞雜質(zhì)造成渦輪軸損壞拉絲拉絲拉絲拉絲增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析2.潤滑油不足:增壓器潤滑油有潤滑和冷卻功能,潤滑油不足,首先影響的是冷卻功能,導(dǎo)致增壓器過熱,燒壞轉(zhuǎn)軸、軸承等，并破壞轉(zhuǎn)子動平衡，最后導(dǎo)致增壓器損壞。以下情況會導(dǎo)致供油不足：a.沒有按規(guī)定更換潤滑油,或使用CD級以下的潤滑油,導(dǎo)致潤滑油結(jié)焦,喪失功能。b.柴油機在大負荷工作后突然停機，產(chǎn)生回熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和軸承過熱并結(jié)焦，損壞增壓器。c.開機后未怠速運行，馬上加負荷，或更換增壓器前未作預(yù)潤滑，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子缺油，產(chǎn)生干摩擦，損壞增壓器。d.進油管路或潤滑油濾清器堵塞，潤滑油泵故障，或潤滑油壓力低等。增增 壓壓 器器 失失 效效 模模 式式 分分 析析潤滑油不足造成變色潤滑油不足造成變色發(fā)黑發(fā)黑發(fā)藍發(fā)藍增增 壓壓 器器 失失